Récepteurs de surface cellulaire et liaison des ligands
Les récepteurs de surface cellulaire sont des protéines transmembranaires qui détectent les signaux extracellulaires — hormones, facteurs de croissance, cytokines, neurotransmetteurs et motifs moléculaires — et convertissent la liaison des ligands en réponses biochimiques intracellulaires. Ce domaine présente les principales classes de récepteurs au niveau et au-delà de la membrane plasmatique, ainsi que les événements de liaison qui initient la transduction du signal.
Definition
Un récepteur de surface cellulaire est une protéine membranaire intégrale qui lie un ligand extracellulaire spécifique et, par un changement conformationnel ou une oligomérisation, transduit cet événement de liaison en un signal intracellulaire qui modifie le comportement cellulaire.
Scope
Ce domaine examine comment les cellules reçoivent des informations chimiques de leur environnement. Il couvre les principales familles de récepteurs de surface cellulaire (notamment les récepteurs des facteurs de croissance et les récepteurs à activité tyrosine kinase), l'étape de liaison du ligand qui déclenche l'activation du récepteur, les récepteurs de reconnaissance de motifs (pattern-recognition receptors) de l'immunité innée, tels que les récepteurs de type Toll (Toll-like receptors), et, par contraste, les récepteurs hormonaux cytoplasmiques et nucléaires dont les ligands traversent la membrane. Il s'agit d'un aperçu éducatif et de référence de la biochimie des récepteurs, et non d'un guide de prise en charge clinique.
Sub-topics
Core questions
- Comment les récepteurs atteignent-ils la spécificité et l'affinité pour leurs ligands ?
- Quels événements structurels convertissent la liaison extracellulaire en un signal intracellulaire ?
- Comment les principales familles de récepteurs sont-elles organisées et quelles voies de signalisation en aval activent-elles ?
- Comment la signalisation est-elle terminée, désensibilisée et empêchée d'être constitutivement active ?
Key concepts
- Affinité et spécificité des ligands
- Changement conformationnel et oligomérisation du récepteur
- Transduction du signal et seconds messagers
- Désensibilisation et régulation négative du récepteur
- Récepteurs à activité tyrosine kinase
- Récepteurs couplés aux protéines G
- Récepteurs de reconnaissance de motifs (Pattern-recognition receptors)
- Récepteurs nucléaires et cytoplasmiques
Key theories
- Dimérisation du récepteur induite par le ligand
- Pour de nombreux récepteurs à passage unique, en particulier les récepteurs à activité tyrosine kinase, la liaison du ligand favorise la dimérisation du récepteur ou la réorganisation de dimères préformés, juxtaposant les domaines kinase intracellulaires afin qu'ils puissent se trans-phosphoryler et initier la signalisation.
Mechanisms
Les ligands extracellulaires se lient aux ectodomaines des récepteurs avec une affinité et une spécificité caractéristiques. La liaison induit un changement conformationnel ou favorise la dimérisation/agrégation du récepteur, qui est propagé à travers la membrane vers la région intracellulaire. Les récepteurs à passage unique couplés à une enzyme, tels que les récepteurs à activité tyrosine kinase, répondent en activant leurs domaines catalytiques cytoplasmiques et en recrutant des protéines adaptatrices et effectrices ; les récepteurs couplés aux protéines G à sept domaines transmembranaires catalysent plutôt l'échange de nucléotides sur les protéines G hétérotrimériques. Les cascades résultantes amplifient le signal via des kinases et des seconds messagers et convergent vers des facteurs de transcription et d'autres effecteurs, tandis que des mécanismes de rétroaction désensibilisent et internalisent le récepteur pour mettre fin à la réponse. En revanche, les ligands lipophiles peuvent traverser la membrane et se lier à des récepteurs cytoplasmiques ou nucléaires qui agissent directement comme des facteurs de transcription régulés par le ligand.
Clinical relevance
Les récepteurs de surface cellulaire et leurs ligands sont à la base d'une grande partie de la physiologie et sont des points fréquents de dérégulation dans le cancer, les maladies métaboliques et les troubles inflammatoires ; de nombreuses classes de médicaments agissent en agonisant ou en antagonisant les récepteurs. Cette entrée décrit la biologie des récepteurs à un niveau conceptuel et ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques.
History
Le concept de récepteur découle de la pharmacologie de la fin du XIXe et du début du XXe siècle, mais la caractérisation moléculaire est apparue avec le clonage et le séquençage des gènes des récepteurs à partir des années 1980. La découverte que les récepteurs des facteurs de croissance possèdent une activité tyrosine kinase intrinsèque, l'élucidation de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G, la définition de la superfamille des récepteurs nucléaires, et l'identification des récepteurs de type Toll (Toll-like receptors) comme capteurs de motifs ont collectivement établi la carte moderne de la façon dont les cellules perçoivent leur environnement.
Key figures
- Joseph Schlessinger
- Mark Lemmon
- Ronald Evans
- Shizuo Akira
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Seminal works
- lemmon-2010
- mangelsdorf-1995
- oldham-2008
- takeuchi-2010
Frequently asked questions
- Qu'est-ce qui distingue un récepteur de surface cellulaire d'un récepteur nucléaire ?
- Les récepteurs de surface cellulaire sont des protéines membranaires qui lient les ligands à l'extérieur de la cellule et transmettent le signal à travers la membrane, tandis que les récepteurs nucléaires (et cytoplasmiques) lient des ligands lipophiles qui ont traversé la membrane et agissent généralement directement comme facteurs de transcription.
- Pourquoi la liaison du ligand implique-t-elle si souvent la dimérisation du récepteur ?
- Le rapprochement de deux molécules réceptrices juxtapose leurs régions de signalisation intracellulaires ; pour les récepteurs à activité tyrosine kinase, cela permet une trans-phosphorylation qui active la kinase et crée des sites d'ancrage pour les effecteurs en aval.